Способ регенерации силикагеля Советский патент 1993 года по МПК B01D53/26 

J

Изобретение относится к способам . регенерации сыпучих фильтрующих материалов, в частности силикагеля, от паров воды и может быть использовано на компрессорных станциях, вырабатывающих сжатый воздух для технологических нужд в различных областях промышленности .

Целью изобретения является повышение скорости нагрева силикагеля в процессе регенерации и экономия электроэнергии на процесс нагрева воздуха .

Цель достигается тем, что регенерацию силикагеля осуществляют сжатым до давления 3 кг/см2 влажным воздухом, нагретым, до температуры не ниже , в котором присутствует мелкодисперсный силикагель с диаметром зерна не более 0,14-0,16 мм и концентрацией не выше 1,3 кг/м3,,

На фиг.1 представлена технологическая схема для осуществления способа.

J

. т о окСхема включает компрессор состоящий из трех разделенных холодильниками 2 и 3 ступеней компрессора (низкого, среднего и высокого давления) , холодильник 4 после ступени высокого давления и теплообменник 5, соединенные трубопроводами б и 7 через задвижку 8 с технологическим трубопроводом 9, потребляющим сжатый воздух, содержащий остаточную влагу после теплообменника 5 и холодильника 4. Для получения осушенного воздуха с точкой росы минус 40°С в схеме предусмотрены два блока 10 и 11 осушки воздуха от остаточной влаги, который предназначен для централизованного питания пневматических приборов, регуляторов и для других технологический целей„ Блоки 10 и 11 осушки соединены через трубу 12 и задвижки 13 и 14 с технологическим трубопроводом 9, а через задвижки 15 и 16 с трубопроводом 17 осушенного воздуха. Схема имеет фильтры 18

у

fe

00

со ел ю

00

и 19 очистки воздуха от пыли„ Элект- ронагреватели 20 и 21 включены в , схему подогрева воздуха, идущего в блоки 10 и 11 осушки на регенераций силикагеля. Блок 10 и 11 осушки через задвижки 22 и 23 соединены трубопроводами и 2$ с эжектором 26 и трубопроводом 6 сжатого воздуха. Эжектор 26 через трубу 27 и задвиж- ку 28 соединен с технологическим трубопроводом 29 выбросного воздуха о

Способ осуществляется следующим образом.

Работа компрессора в режиме осуш,ки сжатого воздуха,,

Воздух из атмосферы поступает в ступень I компрессора 1, в ней сжимается, охлаждается в холодильнике 2, затем воздух поступает в ступень II компрессора 1, сжимается, охлаж- дается в холодильнике 3, дальше воздух поступает в ступень III компрессора 1, в холодильник 4 ступени высокого давления и теплообменник 5° Сжатый воздух после теплообменника 5 разделяется на два технологических потока. Первый поток с остаточной влажностью атмосферного воздуха поступает на производство через задвижку 8 в технологический трубопровод 9. Второй поток сжатого воздуха поступает в трубопровод 12 через задвижки 13 и Т, затем в блоки 10 и 11 осушки попеременно (один блок работает на осушку воздуха от остаточной влажности, другой блок работает в процессе регенерации) и дальше через задвижки 15 и 16 осушенный воздух направляется в технологический трубопровод 17 осушенного воздуха

Работа компрессора в режиме регенерации силикагеляо

Влажный воздух из трубопровода б по трубе 30 через задвижку 31 поступает в эжектор 26, в который подсасывается по трубе 27 через задвижку 28 после фильтра 18 из трубопровода 29 (выбросной линии) теплый воздух, Выбросной воздух в своем объеме содержит мелкодисперсный си- ликагель с диаметром частиц зерна не более 0,,16 мм и кон центра цией не выше 1,3 кг/м3„ Размер зерна силикагеля регулируется металлической сеткой с просветом клеток 0,12 мм, установленной в фильтре 18. После эжектора 26 по трубопроводам 2 и 25

влажный воздух поступает попеременно в электронагреватели 20 и 21 и затем в блоки 10 и 11 осушки, на регенерацию силикагеля„ Из блоков.осушки влажный воздух через задвижки 32 и 33 поступает .в сбросную линию 29 и через фильтр 19 направляется в атмосферу.

5

0

5

П

На всас

ступени I

Р «

р и м е р,

поступает атмосферный воздух с 1-кг/см2, температурой 20°С и относительной влажностью 66%„ Содержание влаги в воздухе сЦ 17,,66 11,3 г/м3. После сжатия воздуха в ступени I до давления 3 кг/см2 воздух подогревается и поступает в холодильник 2, где температура воздуха пони- : жается до 25°С. Этому состоянию воздуха соответствует содержание влаги . в 1 м3 до 23 г/м3. Объем воздуха

при давлении 3 кг/см2

l42ZLt.25) .

3 Т273 + 20У

V

4

0,3

MJ

В объеме 0,3 м3 при температуре

максимально может содержаться водяного пара

макс „„ л „,

/ ,о Г.

25°С

Л,

23-0,34

Vd

,макс Так как d d,, то конденсация водяного пара равна 11,3-7,8 - 3,5 г/м3.

При сжатии воздуха до 5 кг/см2 во второй ступени компрессора воздух нагревается, затем охлаждается в хо- лодильнике 3 до температуры 2б°С. Этому состоянию воздуха соответствует содержание влаги в 1 v до 25 г/м3„

Объем 5 кг/см2

воздуха при давлении

V,

1-Ш1.Ш1

S (273 + 20)

0,203 и3,

В объеме 0,203 м3 при температуре 26 С максимально может содержаться водяного пара

dЈakc 25-0,203 - 5,075 г..

Так как d QKCЈd2, то конденсация водяного пара равна da - d3 - 7,8 - 5,07 2,73 г/м3.

. В цилиндр высокого давления поступает после холодильника воздух с содержанием влаги 5,07 г/м3о При температуре 26ЙС после холодильника 3,

объем воздуха после сжатия в ступени III равен

в1 (26 .+ 273)

1-299 8Т293

0,12 м3.

Температура воздуха после ступени III равна 136 С (по опытным данным) При температуре воздуха 136 С в нем может содержаться водяного пара d4aKC 1785-0,12 214 г/м3.

t/l 1ЛЛ V

Так как , то конденсации водяного пара в патрубке после ступени III не будет и воздух, поступающий по трубопроводу 30 к эжектору 26, с давлением 8 кг/см2 имеет влаго содержание

8 (26 + 273) d 5,07.ГШГ;-Шу 29,05 г/м3.

Влажность воздуха, поступающего после блоков сушки по трубопроводу 27 в эжектор 26, при температуре 100°С и давлении 1,5 кг/см2 равна при 20%-ном содержании пара в воз- ДУхе

d 0,2-0,862 0,172 кг/Мз

172 г/Мзо

Средняя температура воздуха после эжектора 26 составляет

ч 1,8°с.

Средняя влажность воздуха, поступающего в эжектор при 50%-ном подсосе воздуха по линии 27

d -1р- 86 г/Мзо

Общая средняя влажность воздуха до эжектора равна при коэффициенте инжекции 1,76

, + 86,0 ,с , . . d - I yg- 6-,3 г/м3.

Воздух после эжектора подогревается в воздухоподогревателе до ТЭО С,, Процесс нагрева воздуха в электронагревателе происходит не ниже температуры 190°С и рассчитывается по I-d-диаграмме (см„ фиг. 2)0 Кроме того, подсасываемый влажный воздух содержит в своем объеме мелкодисперс-

8135286

ный силикагель с диаметром зерна не более 0,,16 мм и концентрацией не выше 1,3 кг/м3„ По I-d-диаграмме уточненная конечная влажность возду- ха после блока осушки составляет 110 г/м3 (точка Ь). При температуре воздуха перед эжектором 118 С, влажность воздуха равна г/м3 10 (точка с).

Количество воздуха, поступающего по линии трубопровода 30 в эжектор 26,

65 - 87 20 15 ъст ъоьц °&ц 45

° 48 W

Количество воздуха, поступающего после блока осушки по трубопроводу 27 в эжектор 26,

87 - 110 23 Lag ЪОБЦ oew 45

25 0,52 L

ОБЦ

Количество влаги, осевшей в адсорбере в час при производительности компрессора 250 м3/мин, А,13 г/м3 - влагосодержанйе воздуха после холодильника А,

В ,13-250-6.0 61950 г/ч 61,95 кг/ч.

Расход воздуха наосушку при регенерации силикагеляосушенным воздухом составляет 250м3/мин„

.Л4 29,96-61,95 1856 Мз/Чо

Расход влажного воздуха на 1 кг влаги составляет

М 100° 1°°° 09 -50 1

м 55 2 м /кг

Расход воздуха при регенерации силикагеля влажным воздухом

D2 22,22-61,95 1376 м3/ч0

Количество влажного воздуха, пос- тУпающего из ступени III компрессора по трубопроводу 30 к эжектору 26.

Lcr 0,8-1376 « 660 м3/ч.

Количество влажного воздуха пос- ле блока осушки

L 0,52-1376 715 м3/ч„

Расход мощности на адиабатическое сжатие воздуха, идущего на регенерацию силикагеля в блоке осушки сухим воздухом

1856 1.4

N.

1,

Jt «.«..

1

10000

Расход мощности на адиабатическое сжатие боздуха, идущего на регенерацию силикагеля в блоке влажным воздухом

,-ста i;H-T °°°°

..B2 к.

Экономия мощности при сравнении способов

AN 140 - 20,82 119,18 кВт„

Расход энергии на подогрев сухого воздуха от температуры 20° С до 190 С в электронагревателе

D-C (190-20) 94656 ккал/ч,,

18535288

N &N + дэ 119,18 4- 75,44 19,62 кВт.

Годовой экономический эффект от применения способа регенерации силикагеля влажным воздухом, причем на один компрессор работает четыре блока осушки непрерывно, т.е0 два блока осушки работают на осушку воздуха силикагелем.а два блока находятся в регенерации и наоборот, время работы в году составляет ч«,с 6500,

10

15

20

ЬЭ 2.N 194,62-6500 х. 0,12-2 303606 рубУг.,

где Ј - время работы блоков в год,ч, е - стоимость электроэнергии,

кВт..ч, 0,12 руб; п - количество блоков осушки О

Газовзвесь, состоящая из силикагеля с диаметром зерна не более 0,14- 2с 0,16 мм и концентрацией не выше

1,3 кг/м3, повышает теплообмен между гаэовзвесью и регенерируемым силика- гелем по формуле

Расход электроэнергии

э

. -,9i. . 110

860

860

Расход энергии на подогрев влажного воздуха от 118 до 190°С в электронагревателе

29721 ккал/ч

где Ny - поток газовзвеси; Nu - чистый поток; (U - концентрация мелкодисперсного силикагеля в кг/м3„

О

ргс (190-118)

- Llfj -.О IIW/ iC. F rXCIJ I/ -1 °)С

зэформулаизобретения Расход электроэнергии

04 29721 -к ее п Способ регенерации силикагеля пу- тпг«г 52n KDT-т

Ш

Э4. 860860 ч - - тем осушки сжатого воздуха, включающий продувку силикагеля воздухом под

Экономия электроэнергии от приме- 40 давлением 3 кг/сМ2 и температуре не нения способа регенерации силикагеляниже 190oCf отличаЮЩИЙСя

. ,тем, что, с целью снижения энерго- йЭ - |10-3ч.,5о

75,44 кВт„

4Я

Суммарная экономия электроэнергии ° ного силикагеля с диаметром зерна не

от применения сушки силикагеля по более 0,14-0,16 мм и концентрацией способуне выше 1,3 кг/м3„

затрат, продувку осуществляют влажным воздухом в присутствии мелкодисперс

ЬЭ 2.N 194,62-6500 х. 0,12-2 303606 рубУг.,

где Ј - время работы блоков в год,ч, е - стоимость электроэнергии,

кВт..ч, 0,12 руб; п - количество блоков осушки Газовзвесь, состоящая из силикагеля с диаметром зерна не более 0,14- 0,16 мм и концентрацией не выше

1,3 кг/м3, повышает теплообмен между гаэовзвесью и регенерируемым силика- гелем по формуле

N,

Un/N4 1 + 0,3|u

где Ny - поток газовзвеси; Nu - чистый поток; (U - концентрация мелкодисперсного силикагеля в кг/м3„

тем, что, с целью снижения энерго-

затрат, продувку осуществляют влажным воздухом в присутствии мелкодисперсФ#гЛ

Изобретение относится к процессам осушки сжатого воздуха с использованием твердых адсорбентов. Сущность изобретения заключается в проведении регенерации силикагеля в процессе осушки сжатого воздуха путем продувки силикагеля сухим воздухом под давлением 3 кг/см2 при температуре не ниже 190°С, в котором ;продувку осуществляют в присутствии мелкодисперсного силикагеля с диа- :метром зерна не более 0,14-0,16 мм и ;концентрацией не выше 1,3 кг/м3. 2 ил.